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如图所示,轻线一端系一质量为m的小球,另一端穿过光滑小孔套在正下方的图钉A上,此...

如图所示,轻线一端系一质量为m的小球,另一端穿过光滑小孔套在正下方的图钉A上,此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为ω的匀速圆周运动.现拔掉图钉A让小球飞出,此后细绳又被A正上方距A高为h的图钉B套住,达稳定后,小球又在平台上做匀速圆周运动.求:
(1)图钉A拔掉前,轻线对小球的拉力大小,
(2)从拔掉图钉A到被图钉B套住前小球做什么运动?所用的时间为多少?
(3)小球最后做圆周运动的角速度.

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小球做圆周运动的向心力是由轻线提供,根据牛顿第二定律可以解出轻线对小球的拉力;拔掉图钉后小球做匀速直线运动,找到直线运动的位移结合运动规律解出所需的时间;小球运动的法向速度在达到运动半径为a+h时,立刻减为零,只剩切线方向的分速度. 【解析】 (1)拔掉A图钉前,轻线的拉力为小球做圆周运动的向心力,设其大小为T,则由牛顿第二定律得: T=mω2a (2)拔掉A图钉小球沿切线方向匀速直线运动,直到线环B被图钉套住,小球的速度:v=ωa 小球的运动情况如图所示,则小球匀速运动的位移为: x== 则运动时间:t== (3)v可分解为切向速度v1和法向速度v2,绳被拉紧后v2=0,小球以速度v1做匀速圆周运动, 半径:r=a+h 由于:v1=v=ω 解得:ω== 答:(1)图钉A拔掉前,轻线对小球的拉力大小为mω2a; (2)从拔掉图钉A到被图钉B套住前小球沿切线方向做匀速直线运动,所用的时间为; (3)小球最后做圆周运动的角速度为.
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考点分析:
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(1)a球在最高点速度.
(2)b球在最高点速度.
(3)a、b两球落地点间的距离.

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某人站在一平台上,用长L=0.6m的轻细线拴一个质量为m=0.6kg的小球,让它在竖直平面内以O点为圆心做圆周运动,当小球转到最高点A时,人突然撒手.经0.8s小球落地,落地点B与A点的水平距离BC=4.8m,不计空气阻力,g=10m/s2.求:
(1)A点距地面高度.
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A.小滑块在A点时,N>Mg,摩擦力方向向左
B.小滑块在B点时,N=Mg,摩擦力方向向右
C.小滑块在C点时,N<(M+m)g,与地面无摩擦力
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C.当圆台转速增加时,C比A先滑动
D.当圆台转速增加时,B比A先滑动
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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